KR20060032402A - Carbon nanotube emitter and manufacturing method thereof and field emission device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20060032402A
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진용완
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김하진
배민종
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Abstract

카본나노튜브 에미터 및 그 제조방법과 이를 응용한 전계방출소자 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 카본나노튜브 에미터는 기판에 나란한 방향으로 기판에 고착되는 다수의 제1 카본나노튜브; 및 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브;를 구비한다.Disclosed are a carbon nanotube emitter, a method of manufacturing the same, a field emission device using the same, and a method of manufacturing the same. The disclosed carbon nanotube emitter includes a plurality of first carbon nanotubes fixed to the substrate in a direction parallel to the substrate; And a plurality of second carbon nanotubes formed on the surface of the first carbon nanotubes.

Description

카본나노튜브 에미터 및 그 제조방법과 이를 응용한 전계방출소자 및 그 제조방법{Carbon nanotube emitter and manufacturing method thereof and field emission device and manufacturing method thereof}Carbon nanotube emitter and its manufacturing method and field emission device using the same and method for manufacturing the same {Carbon nanotube emitter and manufacturing method etc. and field emission device and manufacturing method

도 1a 및 도 1b는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의해 기판 상에 성장된 카본나노튜브들을 보여주는 SEM 이미지이다.1A and 1B are SEM images showing carbon nanotubes grown on a substrate by plasma chemical vapor deposition (PECVD).

도 2a 및 도 2b는 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의해 기판 상에 성장된 카본나노튜브들을 보여주는 SEM 이미지이다. 2A and 2B are SEM images showing carbon nanotubes grown on a substrate by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD).

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing a carbon nanotube emitter according to an embodiment of the present invention.

도 4는 플라즈마 화학기상증착법에 의해 성장된 제1 카본나노튜브의 측면에 나노 촉매입자들이 존재하는 것을 보여주는 TEM 이미지이다.4 is a TEM image showing that the nano-catalyst particles are present on the side of the first carbon nanotubes grown by plasma chemical vapor deposition.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 방법에 따라 성장된 제2 카본나노튜브들의 TEM 이미지들이다.5A to 5D are TEM images of second carbon nanotubes grown according to the method of the present invention.

도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.6A to 6F are views for explaining a method of manufacturing a field emission device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터가 적용된 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다. 7 is a schematic cross-sectional view of a display device to which a carbon nanotube emitter is applied according to an embodiment of the present invention.                 

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100,200... 제1 기판 110,210,310... 제1 카본나노튜브100,200 ... First substrate 110,210,310 ... First carbon nanotube

115,215,315... 나노 촉매입자 120,220... 분산용액115,215,315 ... Nano catalyst particles 120,220 ... Dispersion solution

130,230... 제2 기판 150,250,350... 제2 카본나노튜브130,230 ... Second substrate 150,250,350 ... Second carbon nanotube

232,332... 캐소드전극 234,334... 절연층232,332 cathode electrode 234,334 insulation layer

236,336... 게이트전극 240,340... 에미터홀236,336 Gate electrodes 240,340 Emitter holes

330... 하부기판 360... 상부기판330 ... lower substrate 360 ... upper substrate

362... 애노드전극 364... 형광체층 362.Anode electrode 364.Phosphor layer

본 발명은 카본나노튜브 에미터 및 그 제조방법, 그리고 이를 응용한 전계방출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube emitter, a method for manufacturing the same, and a field emission device using the same, and a method for manufacturing the same.

카본나노튜브의 독특한 구조적, 전기적 특성이 알려진 이래로 카본나노튜브를 전계방출소자(field emission device; FED)나 트랜지스터 이차전지 등과 같은 소자에 응용하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히, 전계방출소자의 에미터로서의 카본나노튜브는 낮은 구동전압과 높은 휘도, 가격 경쟁력 등 많은 장점을 가지고 있다. 이러한 카본나노튜브 에미터를 제조하는 방법으로는 카본나노튜브 파우더를 이용한 스크린 프린팅(screen printing)법과 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 이용하는 방법이 있다. 그 중 화학기상증착법을 이용한 카보나 노튜브 성장법은 고해상도의 디스플레이장치의 제작이 가능하고 기판에 카본나노튜브들을 직접 성장시키기 때문에 프로세스가 간단한 장점을 가지고 있어 이를 이용한 활발한 연구가 진행 중이다. 이러한 화학기상증착법에는 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)과 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition; Thermal CVD)이 대표적이다.Since the unique structural and electrical properties of carbon nanotubes are known, many studies have been conducted to apply them to fields such as field emission devices (FEDs) and transistor secondary batteries. In particular, carbon nanotubes as emitters of field emission devices have many advantages such as low driving voltage, high brightness, and cost competitiveness. Methods for producing such carbon nanotube emitters include screen printing using carbon nanotube powder and chemical vapor deposition (CVD). Among them, the carbon nanotube growth method using chemical vapor deposition method is capable of manufacturing a high-resolution display device and grows carbon nanotubes directly on a substrate, so the process has a simple advantage, and active research using this is in progress. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) and Thermal Chemical Vapor Deposition (Thermal CVD) are typical examples of such chemical vapor deposition.

보다 우수한 전계방출소자의 제조를 위해서는 에미터로 사용되는 카본나노튜브가 보다 낮은 구동전압과 높은 전자방출 전류을 가지며 넓은 면적에서 균일한 전자방출 특성을 보여야 한다. 카본나노튜브가 낮은 구동전압과 높은 전자방출 전류를 가지려면 보다 가는 직경과 함께 적정한 밀도를 가져야만 한다. 카본나노튜브의 직경은 튜브 상에 존재하는 촉매 금속의 크기에 의해 결정되므로 가는 직경의 카본나노튜브를 합성하기 위해서는 보다 작은 크기의 촉매 입자를 형성, 제어해야만 한다. 또한, 카본나노튜브의 밀도를 조절하기 위해서는 성장된 카본나노튜브의 일 방향성이 필수적이고, 넓은 면적에서 균일한 전자방출 특성을 얻기 위해서는 성장시스템의 균일한 온도분포가 반드시 필요하다. In order to produce better field emission devices, carbon nanotubes used as emitters should have lower driving voltage and higher electron emission current and show uniform electron emission characteristics in a large area. In order to have a low driving voltage and a high electron emission current, carbon nanotubes must have a suitable density with a thinner diameter. Since the diameter of the carbon nanotubes is determined by the size of the catalytic metal present on the tube, in order to synthesize the carbon nanotubes having a smaller diameter, the catalyst particles having a smaller size must be formed and controlled. In addition, in order to control the density of the carbon nanotubes, the unidirectionality of the grown carbon nanotubes is essential, and in order to obtain uniform electron emission characteristics in a large area, a uniform temperature distribution of the growth system is necessary.

본 발명은 낮은 구동전압과 높은 전자방출 전류를 가지면서도 균일한 전자방출 특성을 보이는 카본나노튜브 에미터 및 그 제조방법과, 이를 응용한 전계방출소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a carbon nanotube emitter having a low driving voltage and a high electron emission current and showing uniform electron emission characteristics, a method of manufacturing the same, a field emission device using the same, and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,                     

본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터는,Carbon nanotube emitter according to an embodiment of the present invention,

기판에 나란한 방향으로 상기 기판에 고착되는 다수의 제1 카본나노튜브; 및A plurality of first carbon nanotubes fixed to the substrate in a direction parallel to the substrate; And

상기 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브;를 구비한다.And a plurality of second carbon nanotubes formed on the surface of the first carbon nanotubes.

여기서, 상기 제1 카본나노튜브의 표면에는 다수의 나노 촉매입자가 존재하며, 상기 제2 카본나노튜브들은 상기 나노 촉매입자들로부터 성장되어 형성된다. Here, a plurality of nano catalyst particles are present on the surface of the first carbon nanotubes, and the second carbon nanotubes are formed by growing from the nano catalyst particles.

상기 나노 촉매입자들은 니켈(Ni) 또는 Invar합금으로 이루어질 수 있다.The nanocatalyst particles may be made of nickel (Ni) or Invar alloy.

여기서, 상기 제1 카본나노튜브들은 30 ~ 100㎚의 직경을 가지며, 상기 제2 카본나노튜브들은 1 ~ 10㎚의 직경을 가지는 것이 바람직하다.The first carbon nanotubes have a diameter of 30 to 100 nm, and the second carbon nanotubes have a diameter of 1 to 10 nm.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 제조방법은,On the other hand, the carbon nanotube emitter manufacturing method according to an embodiment of the present invention,

촉매물질층이 형성된 제1 기판 상에 다수의 제1 카본나노튜브를 성장시키는 단계;Growing a plurality of first carbon nanotubes on the first substrate on which the catalyst material layer is formed;

상기 제1 카본나노튜브들을 상기 제1 기판으로부터 분리하여 분산용액에 넣는 단계;Separating the first carbon nanotubes from the first substrate and placing the first carbon nanotubes in a dispersion solution;

상기 분산용액을 제2 기판에 도포하고, 이를 소정온도에서 베이킹(baking)하여 상기 제1 카본나노튜브들을 상기 제2 기판에 나란한 방향으로 상기 제2 기판에 고착시키는 단계; 및Applying the dispersion solution to a second substrate and baking the same at a predetermined temperature to fix the first carbon nanotubes to the second substrate in a direction parallel to the second substrate; And

상기 제1 카본나노튜브의 표면에 존재하는 다수의 나노 촉매입자로부터 다수의 제2 카본나노튜브를 성장시키는 단계;를 포함한다. And growing a plurality of second carbon nanotubes from the plurality of nanocatalyst particles present on the surface of the first carbon nanotubes.

여기서, 상기 촉매물질층은 니켈(Ni) 또는 Invar합금으로 이루어질 수 있다. Here, the catalyst material layer may be made of nickel (Ni) or Invar alloy.                     

상기 제1 카본나노튜브들은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의하여 상기 제1 기판 상에 수직으로 성장되는 것이 바람직하다. The first carbon nanotubes are preferably grown vertically on the first substrate by plasma chemical vapor deposition (PECVD).

상기 제1 카본나노튜브들은 초음파에 의하여 상기 제1 기판으로부터 분리될 수 있으며, 상기 분산용액은 IPA(isopropyl alcohol) 또는 탈이온수(deionized water)가 될 수 있다. 그리고, 상기 분산용액에는 대전제(charging agent)가 포함될 수 있다. The first carbon nanotubes may be separated from the first substrate by ultrasonic waves, and the dispersion solution may be IPA (isopropyl alcohol) or deionized water. In addition, the dispersion solution may include a charging agent (charging agent).

상기 분산용액은 전기영동법 또는 스핀코팅법에 의하여 도포될 수 있으며, 도포된 상기 분산용액은 70 ~ 100℃에서 베이킹될 수 있다.The dispersion solution may be applied by electrophoresis or spin coating, and the dispersion solution may be baked at 70 to 100 ° C.

상기 제2 카본나노튜브들은 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 성장되는 것이 바람직하다. The second carbon nanotubes are preferably grown by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD).

본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자는,The field emission device according to the embodiment of the present invention,

기판;Board;

상기 기판 상에 형성되는 캐소드전극;A cathode electrode formed on the substrate;

상기 기판 상에 상기 캐소드전극을 덮도록 형성되며 상기 캐소드전극의 일부를 노출시키는 에미터홀을 가지는 절연층; An insulating layer formed on the substrate to cover the cathode electrode and having an emitter hole exposing a portion of the cathode electrode;

상기 절연층 상에 형성되는 게이트전극; 및A gate electrode formed on the insulating layer; And

상기 에미터홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 형성되는 것으로, 상기 캐소드전극에 나란한 방향으로 상기 캐소드전극에 고착되는 적어도 하나의 제1 카본나노튜브와 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브를 포함하는 카본나노튜브 에미터;를 구비한다. Is formed on the cathode electrode exposed through the emitter hole, a plurality formed on the surface of the at least one first carbon nanotubes and the first carbon nanotubes are fixed to the cathode electrode in a direction parallel to the cathode electrode And a carbon nanotube emitter comprising a second carbon nanotube.                     

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법은,On the other hand, the method of manufacturing a field emission device according to an embodiment of the present invention,

촉매물질층이 형성된 제1 기판 상에 다수의 제1 카본나노튜브를 성장시키는 단계;Growing a plurality of first carbon nanotubes on the first substrate on which the catalyst material layer is formed;

상기 제1 카본나노튜브들을 상기 제1 기판으로부터 분리하여 분산용액에 넣는 단계;Separating the first carbon nanotubes from the first substrate and placing the first carbon nanotubes in a dispersion solution;

제2 기판 상에 캐소드전극, 절연층 및 게이트전극을 순차적으로 형성하고, 상기 캐소드전극의 일부를 노출시키는 에미터홀을 형성하는 단계;Sequentially forming a cathode electrode, an insulating layer, and a gate electrode on the second substrate, and forming an emitter hole exposing a portion of the cathode electrode;

상기 게이트전극의 상면 및 상기 에미터홀의 내벽을 덮도록 포토레지스트를 도포하고, 이를 패터닝하여 상기 에미터홀 하부의 상기 캐소드전극을 노출시키는 단계;Applying a photoresist to cover an upper surface of the gate electrode and an inner wall of the emitter hole, and patterning the photoresist to expose the cathode electrode under the emitter hole;

상기 포토레지스트 및 노출된 상기 캐소드전극 위에 상기 분산용액을 도포하고, 이를 소정온도에서 베이킹(baking)하는 단계;Applying the dispersion solution on the photoresist and the exposed cathode electrode and baking it at a predetermined temperature;

노출된 상기 캐소드전극 위에만 상기 제1 카본나노튜브들이 남도록 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및Removing the photoresist such that the first carbon nanotubes remain only on the exposed cathode electrode; And

상기 제1 카본나노튜브의 표면에 존재하는 다수의 나노 촉매입자로부터 다수의 제2 카본나노튜브를 성장시키는 단계;를 포함한다.And growing a plurality of second carbon nanotubes from the plurality of nanocatalyst particles present on the surface of the first carbon nanotubes.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는,Display device according to an embodiment of the present invention,

서로 일정간격 이격되게 배치되는 하부기판과 상부기판;A lower substrate and an upper substrate disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance;

상기 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극;A cathode electrode formed on the lower substrate;

상기 하부기판 상에 상기 캐소드전극을 덮도록 형성되며 상기 캐소드전극의 일부를 노출시키는 에미터홀을 가지는 절연층; An insulating layer formed on the lower substrate to cover the cathode electrode and having an emitter hole exposing a portion of the cathode electrode;

상기 절연층 상에 형성되는 게이트전극; A gate electrode formed on the insulating layer;

상기 에미터홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 형성되는 것으로, 상기 캐소드전극에 나란한 방향으로 상기 캐소드전극에 고착되는 적어도 하나의 제1 카본나노튜브와 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브를 포함하는 카본나노튜브 에미터;Is formed on the cathode electrode exposed through the emitter hole, a plurality formed on the surface of the at least one first carbon nanotubes and the first carbon nanotubes are fixed to the cathode electrode in a direction parallel to the cathode electrode A carbon nanotube emitter comprising a second carbon nanotube of;

상기 상부기판의 하면에 형성되는 애노드전극; 및An anode formed on the bottom surface of the upper substrate; And

상기 애노드전극의 하면에 형성되는 형광체층;을 구비한다.And a phosphor layer formed on the bottom surface of the anode electrode.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 먼저 카본나노튜브의 성장에 이용되는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD) 및 화학기상증착법(CVD)에 의한 카본나노튜브의 성장에 대하여 살펴본다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the size of each component may be exaggerated for clarity. First, the growth of carbon nanotubes by plasma chemical vapor deposition (PECVD) and chemical vapor deposition (CVD) will be described.

<< 실험예 1 >><< Experimental Example 1 >>

도 1a 및 도 1b는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의해 기판 상에 성장된 카본나노튜브들을 보여주는 SEM 이미지이다.1A and 1B are SEM images showing carbon nanotubes grown on a substrate by plasma chemical vapor deposition (PECVD).

도 1a는 유리 기판 상에 패터닝되지 않은 촉매금속층 위에 30분간 성장한 카본나노튜브를 보여준다. 도 1a에 도시된 카본나노튜브는 기판에 수직방향으로 성장되었으며, 길이는 약 5㎛, 직경은 약 50 ~ 80㎚ 정도였다. 도 1b는 포토리소그래피 공정을 이용하여 촉매금속층을 직경 10㎛의 원반형으로 패터닝한 후 플라즈마 화학 기상증착법(PECVD)을 이용하여 20분간 성장한 카본나노튜브를 보여준다. 도 1b를 참조하면 카본나노튜브는 원형의 촉매금속층 패턴 상에서만 선택적으로 성장되었음을 알 수 있다. 성장된 카본나노튜브는 약 3㎛의 길이와 약 50 ~ 80㎚의 직경 분포를 보였다. FIG. 1A shows carbon nanotubes grown for 30 minutes on an unpatterned catalyst metal layer on a glass substrate. The carbon nanotubes shown in FIG. 1A were grown in a direction perpendicular to the substrate, about 5 μm in length, and about 50 to 80 nm in diameter. FIG. 1B shows a carbon nanotube grown using a plasma chemical vapor deposition (PECVD) for 20 minutes after patterning a catalyst metal layer using a photolithography process into a disk with a diameter of 10 μm. Referring to FIG. 1B, it can be seen that carbon nanotubes were selectively grown only on a circular catalyst metal layer pattern. The grown carbon nanotubes had a length of about 3 ㎛ and a diameter distribution of about 50 ~ 80 nm.

이와 같이 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)을 이용한 카본나노튜브 성장법은 카본나노튜브를 기판에 수직한 방향으로 성장시킬 수 있고 다른 성장법보다 상대적으로 낮은 온도에서 합성이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 카본나노튜브의 수직 성장은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD) 시스템에서의 애노드 전극와 캐소드 전극사이에 인가되는 전계의 방향에 의존하며 따라서 전계의 방향에 따라 카본나노튜브의 성장방향의 조절이 가능하다. 또한 카본나노튜브의 성장 방향이 일정하므로 밀도 조절이 용이하며 전계에 의한 전자 방출이 용이한 장점을 가진다. 하지만 균일한 카본나노튜브의 성장이 어려운 단점이 있으며, 저온에서 성장한 카본나노튜브는 직경이 비교적 크기 때문에 전계방출 특성이 좋지 않은 단점이 있다.
As described above, the carbon nanotube growth method using plasma chemical vapor deposition (PECVD) can grow the carbon nanotubes in a direction perpendicular to the substrate and has the advantage of being able to synthesize at a relatively lower temperature than other growth methods. Vertical growth of carbon nanotubes depends on the direction of the electric field applied between the anode electrode and the cathode electrode in the plasma chemical vapor deposition (PECVD) system, and thus the growth direction of the carbon nanotubes can be controlled according to the direction of the electric field. In addition, since the growth direction of carbon nanotubes is constant, it is easy to control the density and has the advantage of easy electron emission by electric field. However, the growth of uniform carbon nanotubes is difficult, and carbon nanotubes grown at low temperatures have a disadvantage that their field emission characteristics are not good because of their relatively large diameters.

<< 실험예 2 >><< Experimental Example 2 >>

도 2a 및 도 2b는 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의해 기판 상에 성장된 카본나노튜브들을 보여주는 SEM 이미지이다.2A and 2B are SEM images showing carbon nanotubes grown on a substrate by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD).

평면기판(도 2a)과 패터닝된 기판(도 2b) 상에 성장된 카본나노튜브는 랜덤한 방향으로 성장되었으며, 카본나노튜브들이 서로 엉켜있는 형태를 보여준다. 성장된 카본나노튜브의 직격은 약 40 ~ 50㎚ 정도로 플라즈마 화학기상증착법(PECVD) 에 의하여 성장된 것보다 더 가늘며 성장길이는 약 4㎛이다. The carbon nanotubes grown on the planar substrate (FIG. 2A) and the patterned substrate (FIG. 2B) were grown in a random direction, and show that the carbon nanotubes are entangled with each other. The growth of the grown carbon nanotubes is about 40-50 nm thinner than that grown by plasma chemical vapor deposition (PECVD), and the growth length is about 4 μm.

이러한 열 화학기상증착법(Thermal CVD)은 시편 전체의 온도가 일정하여 카본나노튜브의 성장 균일도가 매우 우수하고, 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 비해 작은 직경을 가지는 카본나노튜브를 성장시킬 수 있으므로 전자방출 개시전압(turn on voltage)이 낮은 카본나노튜브를 형성할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 열 화학기상증착법(Thermal CVD)은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)과는 달리 카본나노튜브 성장시 기판에 전계가 걸리지 않기 때문에 카본나노튜브의 성장 방향이 일정하지 않고 가스분해가 열에너지에 의해 이루어져 다른 성장법에 비해 성장 온도가 높은 단점이 있다.
The thermal chemical vapor deposition method (Thermal CVD) is a good temperature uniformity of the carbon nanotubes because the temperature of the entire specimen is constant, and can grow carbon nanotubes having a small diameter compared to the plasma chemical vapor deposition (PECVD) electrons It is advantageous in that carbon nanotubes having a low turn on voltage can be formed. However, unlike thermal chemical vapor deposition (PECVD), thermal CVD does not take an electric field on the substrate during carbon nanotube growth, so the growth direction of carbon nanotubes is not constant, and gas decomposition is performed by thermal energy. There is a disadvantage that the growth temperature is higher than other growth methods.

<< 실시예 1 >><< Example 1 >>

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing a carbon nanotube emitter according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 촉매물질층(미도시)을 증착하고, 그 위에 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의하여 다수의 제1 카본나노튜브(110)를 수직으로 성장시킨다. 이렇게 성장된 제1 카본나노튜브들(110)은 대략 30 ~ 100nm의 직경을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제1 기판(100)으로는 유리기판 또는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 그리고, 제1 카본나노튜브(110) 성장을 위한 촉매물질층은 Ni 또는 Invar 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 Invar 합금은 Fe 52mol%, Ni42mol%, Co 6mol%의 조성으로 이루어진다. Referring to FIG. 3A, a catalyst layer (not shown) is deposited on the first substrate 100, and a plurality of first carbon nanotubes 110 are vertically grown by plasma chemical vapor deposition (PECVD). Let's do it. The grown first carbon nanotubes 110 may have a diameter of about 30 to 100nm. Here, a glass substrate or a silicon wafer may be used as the first substrate 100. The catalyst material layer for growing the first carbon nanotubes 110 may be formed of Ni or an Invar alloy. The Invar alloy is composed of a composition of 52 mol% Fe, 42 mol% Ni, 6 mol% Co.                     

한편, 이러한 제1 카본나노튜브(110) 성장 시에 사용된 촉매물질층은 제1 카본나노튜브(110)의 탄소층과 촉매물질층 간의 스트레인(strain)에 의해 잘게 부수어지고, 이것이 성장된 제1 카본나노튜브(100)의 표면에 입자형태로 고착된다. 따라서, 본 발명에 사용된 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)을 통해 성장한 제1 카본나노튜브(110)의 표면에서는 다수의 나노 촉매입자(115)가 서로 응집되지 않고 고르게 존재하게 된다. 여기서, 상기 나노 촉매입자들(115)은 대략 1 ~ 10nm의 크기를 가질 수 있다. 도 4는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의하여 성장된 제1 카본나노튜브의 표면에 나노 촉매입자들(화살표)가 존재하는 것을 보여주는 TEM 이미지이다. Meanwhile, the catalyst material layer used in the growth of the first carbon nanotubes 110 is crushed by the strain between the carbon layer and the catalyst material layer of the first carbon nanotubes 110, and the grown agent 1 It is fixed in the form of particles on the surface of the carbon nanotubes (100). Therefore, on the surface of the first carbon nanotubes 110 grown through the plasma chemical vapor deposition (PECVD) used in the present invention, a plurality of nano catalyst particles 115 are uniformly present without being aggregated with each other. Here, the nano catalyst particles 115 may have a size of about 1 ~ 10nm. FIG. 4 is a TEM image showing that nano catalyst particles (arrows) are present on a surface of a first carbon nanotube grown by plasma chemical vapor deposition (PECVD).

도 3b를 참조하면, 상기 제1 카본나노튜브들(110)을 제1 기판(100)으로부터 분리하여 분산용액(120)에 넣어 고르게 분산시킨다. 여기서, 상기 제1 카본나노튜브들(110)은 초음파를 이용함으로써 분리될 수 있다. 그리고, 상기 분산용액(120)으로는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; IPA) 또는 탈이온수(deionized water; DI water)가 사용될 수 있다. 한편, 상기 분산용액(120)에는 상기 제1 카본나노튜브들(110)이 제2 기판(도 3c의 130)에 잘 부착될 수 있도록 MgNO3와 같은 대전제(charging agent)가 첨가될 수 있다.Referring to FIG. 3B, the first carbon nanotubes 110 are separated from the first substrate 100 and evenly dispersed in the dispersion solution 120. Here, the first carbon nanotubes 110 may be separated by using ultrasonic waves. In addition, isopropyl alcohol (IPA) or deionized water (DI water) may be used as the dispersion solution 120. Meanwhile, a charging agent such as MgNO 3 may be added to the dispersion solution 120 so that the first carbon nanotubes 110 may be attached to the second substrate (130 of FIG. 3C).

도 3c를 참조하면, 제1 카본나노튜브들(110)이 고르게 분포된 분산용액(120)을 제2 기판(130) 상에 도포하게 되면, 상기 제1 카본나노튜브들(110)은 제2 기판(130)에 나란한 방향으로 고르게 배열된다. 이때, 상기 분산용액(120)은 전기영동 법 또는 스핀코팅(spin coating)법에 의하여 도포될 수 있다. 다음으로, 도포된 분산용액(120)을 대략 70 ~ 100℃의 온도에서 베이킹(baking)하게 되면, 상기 제1 카본나노튜브들(110)은 그 측면이 제2 기판(130)에 고착된다. Referring to FIG. 3C, when the dispersion solution 120 in which the first carbon nanotubes 110 are evenly distributed is coated on the second substrate 130, the first carbon nanotubes 110 are formed in a second manner. The substrate 130 is evenly arranged in a direction parallel to each other. At this time, the dispersion solution 120 may be applied by an electrophoresis method or spin coating (spin coating) method. Next, when the coated dispersion solution 120 is baked at a temperature of about 70 to 100 ° C., the first carbon nanotubes 110 have their sides fixed to the second substrate 130.

도 3d을 참조하면, 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 제2 기판(130)에 고착된 제1 카본나노튜브들(110) 각각의 표면에 미세한 직경을 가지는 다수의 제2 카본나노튜브(150)를 성장시킨다. 이 과정에서, 상기 제2 카본나노튜브들(150)은 상기 제1 카본나노튜브(110)의 표면에 존재하는 나노 촉매입자들(115)로부터 랜덤한 방향으로 성장하게 되며, 그 직경은 대략 1 ~ 10nm 정도가 될 수 있다. 도 5a 내지 도 5d는 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 제1 카본나노튜브의 표면으로부터 성장한 제2 카본나노튜브들의 TEM 이미지이다. 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 제2 카본나노튜브들은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의해 성장한 제1 카본나노튜브의 표면에 존재하는 나노 촉매입자들로부터 성장하였음을 알 수 있다. 또한, 제2 카본나노튜브들은 그 직경이 제1 카본나노튜브의 표면에 존재하는 나노 촉매입자들의 크기와 같으며 랜덤한 방향으로 성장하였음을 알 수 있다.
Referring to FIG. 3D, a plurality of second carbon nanotubes having a minute diameter on the surface of each of the first carbon nanotubes 110 fixed to the second substrate 130 by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD) 150). In this process, the second carbon nanotubes 150 are grown in a random direction from the nanocatalyst particles 115 present on the surface of the first carbon nanotubes 110, the diameter of which is approximately 1. It can be around 10nm. 5A to 5D are TEM images of second carbon nanotubes grown from the surface of the first carbon nanotubes by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD). Referring to FIGS. 5A to 5D, it can be seen that the second carbon nanotubes are grown from nano catalyst particles present on the surface of the first carbon nanotubes grown by plasma chemical vapor deposition (PECVD). In addition, it can be seen that the diameters of the second carbon nanotubes are the same as those of the nanocatalyst particles present on the surface of the first carbon nanotubes and grow in a random direction.

<< 실시예 2 >><< Example 2 >>

이하에서는 전술한 실시예에서의 카본나노튜브 에미터의 제조방법을 응용하여 전계방출소자를 제조하는 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a field emission device by applying the method of manufacturing a carbon nanotube emitter in the above-described embodiment will be described.

도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 6A to 6F are views for explaining a method of manufacturing a field emission device according to an embodiment of the present invention.                     

도 6a를 참조하면, 촉매물질층이 형성된 제1 기판(200) 상에 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의하여 다수의 제1 카본나노튜브(210)를 수직으로 성장시킨다. 이렇게 성장된 제1 카본나노튜브들(210)은 대략 30 ~ 100nm의 직경을 가질 수 있다. 그리고, 성장된 상기 제1 카본나노튜브(210)의 표면에는 전술한 바와 같이 Ni 또는 Invar 합금 등으로 이루어진 대략 1 ~ 10nm 크기의 나노 촉매입자들(215)이 존재하게 된다.Referring to FIG. 6A, a plurality of first carbon nanotubes 210 are vertically grown by plasma chemical vapor deposition (PECVD) on a first substrate 200 on which a catalyst material layer is formed. The grown first carbon nanotubes 210 may have a diameter of approximately 30 to 100 nm. As described above, nano catalyst particles 215 having a size of about 1 to 10 nm formed of Ni or an Invar alloy may be present on the surface of the grown first carbon nanotubes 210.

도 6b를 참조하면, 상기 제1 카본나노튜브들(210)을 초음파 등을 이용하여 제1 기판(200)으로부터 분리한 다음, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; IPA) 또는 탈이온수(deionized water; DI water) 등과 같은 분산용액(220)에 넣어 고르게 분산시킨다. Referring to FIG. 6B, the first carbon nanotubes 210 are separated from the first substrate 200 using ultrasonic waves, and then isopropyl alcohol (IPA) or deionized water (DI). It is evenly dispersed in a dispersion solution 220, such as water).

도 6c를 참조하면, 제2 기판(230) 상에 캐소드전극(232), 절연층(234) 및 게이트전극(236)을 순차적으로 형성한 다음, 상기 절연층(234)에 캐소드전극(232)의 일부를 노출시키는 에미터홀(240)을 형성한다. 여기서, 상기 제2 기판(230)으로는 일반적으로 유리기판이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 캐소드전극(232)은 도전성이 있는 투명한 물질인 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있으며, 상기 게이트전극(236)은 도전성이 있는 금속, 예컨대 크롬(Cr) 등으로 이루어질 수 있다. 구체적으로는, 기판(230) 상에 ITO로 이루어진 캐소드 전극층을 소정 두께로 증착한 뒤, 이를 소정 형상, 예컨대 스트라이프 형상으로 패터닝하면 캐소드전극(232)이 형성된다. 다음으로, 캐소드전극(232) 및 제2 기판(230)의 전 표면에 절연층(234)을 소정 두께로 형성한다. 이어서, 상기 절연층(234) 상에 게이트 전극층을 형성한다. 상기 게이트 전극층은 도전성이 있는 금속을 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의해 소정 두께로 증착함으로써 형성되며, 이 게이트 전극층을 소정 형상으로 패터닝하면 게이트 전극(236)이 형성된다. 다음으로, 상기 게이트전극(236)을 통해 노출된 절연층(234)을 식각하여 캐소드전극(232)의 일부를 노출시키는 에미터홀(240)을 형성한다. Referring to FIG. 6C, the cathode electrode 232, the insulating layer 234, and the gate electrode 236 are sequentially formed on the second substrate 230, and then the cathode electrode 232 is formed on the insulating layer 234. An emitter hole 240 is formed to expose a portion of the emitter hole 240. In this case, a glass substrate may be generally used as the second substrate 230. In addition, the cathode electrode 232 may be made of indium tin oxide (ITO), which is a conductive transparent material, and the gate electrode 236 may be made of a conductive metal such as chromium (Cr). Specifically, the cathode electrode layer 232 is formed by depositing a cathode electrode layer made of ITO to a predetermined thickness on the substrate 230 and patterning the cathode electrode layer to a predetermined shape, for example, a stripe shape. Next, an insulating layer 234 is formed on the entire surface of the cathode electrode 232 and the second substrate 230 to have a predetermined thickness. Subsequently, a gate electrode layer is formed on the insulating layer 234. The gate electrode layer is formed by depositing a conductive metal to a predetermined thickness by a method such as sputtering. When the gate electrode layer is patterned into a predetermined shape, a gate electrode 236 is formed. Next, the insulating layer 234 exposed through the gate electrode 236 is etched to form an emitter hole 240 exposing a part of the cathode electrode 232.

그리고, 상기 게이트전극(236)의 상면 및 에미터홀(240)의 내벽을 덮도록 포토레지스트(238)를 소정 두께로 도포한 다음, 이를 패터닝하여 에미터홀(240)의 하부에 위치한 캐소드전극(232)을 노출시킨다. Then, the photoresist 238 is coated to a predetermined thickness so as to cover the top surface of the gate electrode 236 and the inner wall of the emitter hole 240, and then pattern the patterned cathode electrode 232 below the emitter hole 240. ).

도 6d를 참조하면, 도 6c에 도시된 결과물 전면에 제1 카본나노튜브들(210)이 고르게 분포된 분산용액(220)을 도포한다. 이때, 상기 분산용액(220)은 전기영동법 또는 스핀코팅(spin coating)법에 의하여 도포될 수 있다. 다음으로, 도포된 분산용액(220)을 대략 70 ~ 100℃의 온도에서 베이킹(baking)하게 되면, 상기 제1 카본나노튜브들(210)은 그 측면이 포토레지스트(238)와 노출된 캐소드전극(232)에 고착된다. Referring to FIG. 6D, the dispersion solution 220 in which the first carbon nanotubes 210 are evenly distributed is coated on the entire surface of the resultant illustrated in FIG. 6C. In this case, the dispersion solution 220 may be applied by electrophoresis or spin coating method. Next, when the coated dispersion solution 220 is baked at a temperature of about 70 to 100 ° C., the first carbon nanotubes 210 have a photoresist 238 and an exposed cathode electrode on the side thereof. Fixed at 232.

도 6e를 참조하면, 상기 포토레지스트(230)를 아세톤 등을 이용하여 제거하게 되면 노출된 캐소드전극(232)에 고착된 적어도 하나의 제1 카본나노튜브(210)만이 남게 된다. Referring to FIG. 6E, when the photoresist 230 is removed using acetone, at least one first carbon nanotube 210 fixed to the exposed cathode electrode 232 remains.

도 6f를 참조하면, 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 캐소드전극(232)에 고착된 제1 카본나노튜브(210)의 표면에 미세한 직경을 가지는 다수의 제2 카본나노튜브(250)를 성장시킨다. 이 과정에서, 상기 제2 카본나노튜브들(250)은 상기 제1 카본나노튜브(210)의 표면에 존재하는 나노 촉매입자들(215)로부터 랜덤한 방향으로 성장하게 되며, 그 직경은 대략 1 ~ 10nm 정도가 될 수 있다.
Referring to FIG. 6F, a plurality of second carbon nanotubes 250 having minute diameters may be formed on the surface of the first carbon nanotubes 210 adhered to the cathode electrode 232 by thermal chemical vapor deposition. To grow. In this process, the second carbon nanotubes 250 are grown in a random direction from the nanocatalyst particles 215 present on the surface of the first carbon nanotubes 210, and the diameter thereof is approximately 1. It can be around 10nm.

<< 응용예 >><< Application example >>

도 7은 전술한 전계방출소자가 적용된 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a display device to which the above-mentioned field emission device is applied.

도 7을 참조하면, 하부기판(330)과 상부기판(360)이 서로 일정간격으로 이격되게 배치되어 있다. 상기 하부기판(330) 상에는 캐소드전극(332)이 형성되어 있으며, 그 위에는 캐소드전극(332)의 일부를 노출시키는 에미터홀(340)을 가지는 절연층(334)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 절연층(334) 상에는 게이트전극(336)이 형성되어 있다. 상기 에미터홀(340)을 통하여 노출된 캐소드전극(332) 상에는 카본나노튜브 에미터가 형성되어 있다. 여기서, 상기 카본나노튜브 에미터는 캐소드전극(332)에 나란한 방향으로 캐소드전극(332)에 고착된 적어도 하나의 제1 카본나노튜브(310)와 상기 제1 카본나노튜브(310)의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브(350)로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 카본나노튜브(310)의 표면에는 다수의 나노 촉매입자(315)가 존재하며, 상기 제2 카본나노튜브들(350)은 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 상기 나노 촉매입자들(315)로부터 성장되어 형성된 것이다. 한편, 상기 상부기판(360)의 하면에는 상기 캐소드전극(332)에 대응하는 애노드전극(362)이 형성되어 있으며, 상기 애노드전극(362)의 하면에는 형광체층(364)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 7, the lower substrate 330 and the upper substrate 360 are disposed to be spaced apart from each other by a predetermined interval. The cathode electrode 332 is formed on the lower substrate 330, and an insulating layer 334 having an emitter hole 340 exposing a portion of the cathode electrode 332 is formed thereon. The gate electrode 336 is formed on the insulating layer 334. A carbon nanotube emitter is formed on the cathode electrode 332 exposed through the emitter hole 340. Here, the carbon nanotube emitter is formed on the surface of the at least one first carbon nanotube 310 and the first carbon nanotube 310 fixed to the cathode electrode 332 in a direction parallel to the cathode electrode 332. It consists of a plurality of second carbon nanotubes 350. Here, a plurality of nano-catalyst particles 315 are present on the surface of the first carbon nanotubes 310, and the second carbon nanotubes 350 may be formed of the nano-catalyst by thermal CVD. It is formed by growing from the particles 315. On the other hand, an anode electrode 362 corresponding to the cathode electrode 332 is formed on the bottom surface of the upper substrate 360, and a phosphor layer 364 is formed on the bottom surface of the anode electrode 362.                     

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 공정 순서에 국한되지 않은다는 점이 이해되어야 할 것이다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, it is to be understood that the invention is not limited to the structures and process sequences shown and described.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.

첫째, 제1 카본나노튜브의 표면에 나노 크기의 직경을 가지는 다수의 제2 카본나노튜브들이 형성됨으로써 낮은 전자방출전압을 얻을 수 있다.First, since a plurality of second carbon nanotubes having a nano size diameter is formed on a surface of the first carbon nanotube, a low electron emission voltage may be obtained.

둘째, 제1 카본나노튜브의 표면에 제2 카본나노튜브들이 균일하게 분포됨으로써 균일한 전자방출특성을 얻을 수 있다.Second, uniform electron emission characteristics may be obtained by uniformly distributing the second carbon nanotubes on the surface of the first carbon nanotubes.

셋째, 제1 카본나노튜브의 농도 조절을 통해 에미터 밀도의 제어가 가능하다. Third, the emitter density can be controlled by adjusting the concentration of the first carbon nanotubes.

넷째, 분산용액을 이용함으로써 대면적의 소자에 적용이 용이하다. Fourth, it is easy to apply to a large area element by using a dispersion solution.

Claims (34)

기판에 나란한 방향으로 상기 기판에 고착되는 다수의 제1 카본나노튜브; 및A plurality of first carbon nanotubes fixed to the substrate in a direction parallel to the substrate; And 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터.And a plurality of second carbon nanotubes formed on the surface of the first carbon nanotubes. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 카본나노튜브의 표면에는 다수의 나노 촉매입자가 존재하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터.Carbon nanotube emitter, characterized in that a plurality of nano-catalyst particles are present on the surface of the first carbon nanotubes. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제2 카본나노튜브들은 상기 나노 촉매입자들로부터 성장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터. The second carbon nanotubes are carbon nanotube emitter, characterized in that formed by growing from the nano-catalyst particles. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 나노 촉매입자들은 니켈(Ni) 또는 Invar합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터.The nano-catalyst particles are carbon nanotube emitter, characterized in that made of nickel (Ni) or Invar alloy. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 카본나노튜브들은 30 ~ 100㎚의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터.The first carbon nanotubes are carbon nanotube emitter, characterized in that having a diameter of 30 ~ 100nm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 카본나노튜브들은 1 ~ 10㎚의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터.The second carbon nanotubes are carbon nanotube emitters, characterized in that having a diameter of 1 ~ 10nm. 촉매물질층이 형성된 제1 기판 상에 다수의 제1 카본나노튜브를 성장시키는 단계;Growing a plurality of first carbon nanotubes on the first substrate on which the catalyst material layer is formed; 상기 제1 카본나노튜브들을 상기 제1 기판으로부터 분리하여 분산용액에 넣는 단계;Separating the first carbon nanotubes from the first substrate and placing the first carbon nanotubes in a dispersion solution; 상기 분산용액을 제2 기판에 도포하고, 이를 소정온도에서 베이킹(baking)하여 상기 제1 카본나노튜브들을 상기 제2 기판에 나란한 방향으로 상기 제2 기판에 고착시키는 단계; 및Applying the dispersion solution to a second substrate and baking the same at a predetermined temperature to fix the first carbon nanotubes to the second substrate in a direction parallel to the second substrate; And 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 존재하는 다수의 나노 촉매입자로부터 다수의 제2 카본나노튜브를 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법. Growing a plurality of second carbon nanotubes from a plurality of nano catalyst particles present on the surface of the first carbon nanotubes. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 촉매물질층은 니켈(Ni) 또는 Invar합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법. The catalyst material layer is a method for producing a carbon nanotube emitter, characterized in that made of nickel (Ni) or Invar alloy. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 카본나노튜브들은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의하여 상기 제1 기판 상에 수직으로 성장되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법.Wherein the first carbon nanotubes are grown vertically on the first substrate by plasma chemical vapor deposition (PECVD). 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 카본나노튜브들은 초음파에 의하여 상기 제1 기판으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법.And the first carbon nanotubes are separated from the first substrate by ultrasonic waves. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 분산용액은 IPA(isopropyl alcohol) 또는 탈이온수(deionized water)인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법.The dispersion solution is a method for producing a carbon nanotube emitter, characterized in that the IPA (isopropyl alcohol) or deionized water (deionized water). 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 분산용액에는 대전제(charging agent)가 포함되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법. The dispersion solution is a carbon nanotube emitter manufacturing method characterized in that it comprises a charging agent (charging agent). 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 분산용액은 전기영동법 또는 스핀코팅법에 의하여 도포되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법.The dispersion solution is a carbon nanotube emitter manufacturing method characterized in that the coating by electrophoresis or spin coating method. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 분산용액은 70 ~ 100℃에서 베이킹되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법.The dispersion solution is a carbon nanotube emitter manufacturing method characterized in that the baking at 70 ~ 100 ℃. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제2 카본나노튜브들은 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 성장되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 제조방법. The second carbon nanotubes are grown by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD) method of manufacturing a carbon nanotube emitter. 기판;Board; 상기 기판 상에 형성되는 캐소드전극;A cathode electrode formed on the substrate; 상기 기판 상에 상기 캐소드전극을 덮도록 형성되며 상기 캐소드전극의 일부를 노출시키는 에미터홀을 가지는 절연층; An insulating layer formed on the substrate to cover the cathode electrode and having an emitter hole exposing a portion of the cathode electrode; 상기 절연층 상에 형성되는 게이트전극; 및A gate electrode formed on the insulating layer; And 상기 에미터홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 형성되는 것으로, 상기 캐소드전극에 나란한 방향으로 상기 캐소드전극에 고착되는 다수의 제1 카본나노튜브와 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브를 포함하는 카본나노튜브 에미터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.It is formed on the cathode electrode exposed through the emitter hole, a plurality of first carbon nanotubes and a plurality of surfaces formed on the surface of the first carbon nanotubes fixed to the cathode electrode in a direction parallel to the cathode electrode And a carbon nanotube emitter comprising a second carbon nanotube. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제1 카본나노튜브의 표면에는 다수의 나노 촉매입자가 존재하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.The field emission device, characterized in that a plurality of nano-catalyst particles exist on the surface of the first carbon nanotubes. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제2 카본나노튜브들은 상기 나노 촉매입자들로부터 성장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자. And the second carbon nanotubes are formed by growing from the nanocatalyst particles. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 나노 촉매입자들은 니켈(Ni) 또는 Invar합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.The nano-catalyst particles are field emission device, characterized in that made of nickel (Ni) or Invar alloy. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제1 카본나노튜브들은 30 ~ 100㎚의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.The first carbon nanotubes, the field emission device, characterized in that having a diameter of 30 ~ 100nm. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제2 카본나노튜브들은 1 ~ 10㎚의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.The second carbon nanotubes, the field emission device, characterized in that having a diameter of 1 ~ 10nm. 촉매물질층이 형성된 제1 기판 상에 다수의 제1 카본나노튜브를 성장시키는 단계;Growing a plurality of first carbon nanotubes on the first substrate on which the catalyst material layer is formed; 상기 제1 카본나노튜브들을 상기 제1 기판으로부터 분리하여 분산용액에 넣는 단계;Separating the first carbon nanotubes from the first substrate and placing the first carbon nanotubes in a dispersion solution; 제2 기판 상에 캐소드전극, 절연층 및 게이트전극을 순차적으로 형성하고, 상기 캐소드전극의 일부를 노출시키는 에미터홀을 형성하는 단계;Sequentially forming a cathode electrode, an insulating layer, and a gate electrode on the second substrate, and forming an emitter hole exposing a portion of the cathode electrode; 상기 게이트전극의 상면 및 상기 에미터홀의 내벽을 덮도록 포토레지스트를 도포하고, 이를 패터닝하여 상기 에미터홀 하부의 상기 캐소드전극을 노출시키는 단계;Applying a photoresist to cover an upper surface of the gate electrode and an inner wall of the emitter hole, and patterning the photoresist to expose the cathode electrode under the emitter hole; 상기 포토레지스트 및 노출된 상기 캐소드전극 위에 상기 분산용액을 도포하고, 이를 소정온도에서 베이킹(baking)하는 단계;Applying the dispersion solution on the photoresist and the exposed cathode electrode and baking it at a predetermined temperature; 노출된 상기 캐소드전극 위에만 상기 제1 카본나노튜브들이 남도록 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및Removing the photoresist such that the first carbon nanotubes remain only on the exposed cathode electrode; And 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 존재하는 다수의 나노 촉매입자로부터 다수의 제2 카본나노튜브를 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.Growing a plurality of second carbon nanotubes from a plurality of nanocatalyst particles present on the surface of the first carbon nanotubes. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 촉매물질층은 니켈(Ni) 또는 Invar합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The catalyst material layer is a method of manufacturing a field emission device, characterized in that consisting of nickel (Ni) or Invar alloy. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제1 카본나노튜브들은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의하여 상기 제1 기판 상에 수직으로 성장되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The first carbon nanotubes are grown on the first substrate vertically by plasma chemical vapor deposition (PECVD) method of manufacturing a field emission device. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제1 카본나노튜브들은 초음파에 의하여 상기 제1 기판으로부터 분리되 는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The first carbon nanotubes are separated from the first substrate by ultrasonic waves. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 분산용액은 IPA(isopropyl alcohol) 또는 탈이온수(deionized water)인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The dispersion solution is a method of manufacturing a field emission device characterized in that the IPA (isopropyl alcohol) or deionized water (deionized water). 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 분산용액에는 대전제(charging agent)가 포함되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The dispersion solution manufacturing method of a field emission device characterized in that it comprises a charging agent (charging agent). 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 분산용액은 전기영동법 또는 스핀코팅법에 의하여 도포되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The dispersion solution is a method for producing a field emission device characterized in that the coating by electrophoresis or spin coating method. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 분산용액은 70 ~ 100℃에서 베이킹되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.The dispersion solution is a method of manufacturing a field emission device characterized in that the baking at 70 ~ 100 ℃. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 포토레지스트는 아세톤에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 전계방 출소자의 제조방법.And the photoresist is removed by acetone. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제2 카본나노튜브들은 열 화학기상증착법(Thermal CVD)에 의하여 성장되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법. The second carbon nanotubes are grown by thermal chemical vapor deposition (Thermal CVD) method of manufacturing a field emission device. 서로 일정간격 이격되게 배치되는 하부기판과 상부기판;A lower substrate and an upper substrate disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance; 상기 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극;A cathode electrode formed on the lower substrate; 상기 하부기판 상에 상기 캐소드전극을 덮도록 형성되며 상기 캐소드전극의 일부를 노출시키는 에미터홀을 가지는 절연층; An insulating layer formed on the lower substrate to cover the cathode electrode and having an emitter hole exposing a portion of the cathode electrode; 상기 절연층 상에 형성되는 게이트전극; A gate electrode formed on the insulating layer; 상기 에미터홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 형성되는 것으로, 상기 캐소드전극에 나란한 방향으로 상기 캐소드전극에 고착되는 다수의 제1 카본나노튜브와 상기 제1 카본나노튜브의 표면에 형성되는 다수의 제2 카본나노튜브를 포함하는 카본나노튜브 에미터;A plurality of first carbon nanotubes formed on the cathode electrode exposed through the emitter hole and fixed to the cathode electrode in a direction parallel to the cathode electrode; A carbon nanotube emitter comprising a second carbon nanotube; 상기 상부기판의 하면에 형성되는 애노드전극; 및An anode formed on the bottom surface of the upper substrate; And 상기 애노드전극의 하면에 형성되는 형광체층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.And a phosphor layer formed on the bottom surface of the anode electrode. 제 32 항에 있어서,The method of claim 32, 상기 제1 카본나노튜브의 표면에는 다수의 나노 촉매입자가 존재하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.Display device, characterized in that a plurality of nano-catalyst particles are present on the surface of the first carbon nanotubes. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제2 카본나노튜브들은 상기 나노 촉매입자들로부터 성장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.The second carbon nanotubes are formed by growing from the nano catalyst particles.
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